粒子線ガン治療器開発に向けたレーザー駆動陽子加速研究の進展

The Recent status of the development of laser-driven proton accelerator for medical use

西内 満美子

Nishiuchi, Mamiko

このレーザー駆動型の陽子線が、さまざまな応用の分野において注目され続けている。その理由は、レーザー駆動型のイオン線が、今まで知られてきた既存の加速器からのイオン線と比較して、類稀な特徴を有することにある。大型のシングルショットベースのレーザーを用いた実験において、120MeVの陽子線が確認されたとの報告がある。しかしながら応用を考えた際に重要になるのは、以下に限られたエネルギーのレーザーパルスで、高エネルギーまでイオンを効率よく加速するかである。原子力機構においては、小型の繰り返しの効くレーザーを用いたイオン加速実験を行っている。最近行ったイオン加速実験において、8J, 40fs, コントラスト比10以上のレーザーパルスを、ステンレス2umのターゲット上に10Wcm以上の強度で集光し、40MeVの陽子線を確認した。15MeV以上の陽子線へのレーザーからのエネルギー変換効率は1%に達している。使用したステンレス2umのターゲットは非常に頑丈でテープターゲットとして繰り返し供給が可能であるため、繰り返し40MeVの陽子線を供給でき、応用に資する際に非常に重要な結果と位置付けられる。

The proton beam attracts many potential fields of applications. This is because the laser-driven proton has many peculiar characteristics if compared with those of from the conventional accelerators. The report that the acceleration of the proton beam is successfully upto 120 MeV is reported with single shot base large laser system. The objective for us is to obtain the proton beam with energy more than 100 MeV with compact repetitive laser system. We have achieved 40 MeV proton beam with laser parameters of 8 J, 40 fs, contrast ratio of more than 10 and the peak intensity upto 10Wcm is focused onto the stainless steal tape target of 2 um. The energy conversion efficiency from laser to protons with energy more than 15 MeV is about 0.1%. We are now able to provide repetitive 40 MeV proton beam by more than 1Hz rep rate.